CN110460088A - 一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法 - Google Patents

一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，包括如下步骤，S1：直流侧输出电压、电压误差信号、交流侧电流参考幅值的确定；S2：交流侧三相电流、电网电压、电网电压的相角，将三相电流变换到两相旋转坐标系下，得到对应的电流；S3：在两相旋转坐标系，分别确定其调制信号；S4：将直流侧LC谐振阻抗进行虚拟反馈控制，获得新的调制信号，与步骤S3中调制信号结合，获得新的调制信号；S5：将新的调制信号变换到两相静止坐标系下，获得变换后的调制信号，然后分别计算出幅值和相角信息，再通过空间矢量调制(SVM)产生驱动信号。本发明提供的方法，控制结构和计算过程简单，可以有效抑制直流输出二倍频脉动。

Description

一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法
技术领域
本发明涉及电流源变换器控制技术领域，具体为一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法。
背景技术
近年来，三相PWM变换器作为网侧变流器在各个领域得到了广泛应用，与电压源型相比，电流源变换器因其具有内在限流能力、电磁干扰小等优点逐渐得到广泛应用。
目前，电流源变换器控制方法的研究主要集中在三相电网电压平衡条件下的控制算法研究，然而在实际并网系统中，电网电压并非是理想的，当电网不平衡时，会引起变换器直流侧输出产生二倍频脉动，降低系统的运行性能，甚至是损坏设备器件，同时导致并网电流存在三次谐波以及负序分量，污染电网，很多国内外学者针对此问题开展了相关研究，在现有很多参考文献中，均是基于瞬时功率理论进行优化控制研究，其计算过程复杂，且系统稳定性难以控制。因此亟需一种简单有效的控制方法抑制直流侧输出二倍频脉动，并保证网侧电流正弦化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，S1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压u0，与给定直流电压参考值u0 *相减得到电压误差信号，再通过PI调节器控制得到交流侧电流参考幅值id *；
S2：通过电流霍尔传感器采样交流侧三相电流iabc，电压霍尔传感器采样电网电压eabc，再通过锁相环得到电网电压的相角θ，将三相电流iabc变换到两相旋转坐标系d、q轴下，得到id和iq；
S3：在d轴坐标系下，id与电流参考幅值id *比较后得到电流误差信号，然后通过PI调节器控制，其输出为m1；在q轴坐标系下，iq与0比较后得到电流误差信号，再通过PI调节器控制，其输出为m2，忽略d轴和q轴的耦合分量；
S4：将直流侧LC谐振阻抗进行虚拟反馈控制，u0通过反馈控制计算可以得到调制信号m3，再将调节器输出m1和m2分别与m3相减得到新的调制信号md和mq；
S5：将md和mq变换到两相静止坐标系α、β轴下，得到mα和mβ，然后分别计算出幅值和相角信息，再通过空间矢量调制(SVM)产生驱动信号。
优选的，步骤4中所述LC谐振阻抗虚拟反馈控制计算关系式为：其中，L为谐振电感，C为谐振电容，em为电网电压幅值，KPWM为电流源变换器增益。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：与现有电网电压不平衡条件下电流变换器控制策略相比，控制过程简单，不需要复杂的计算过程，可以有效抑制直流输出二倍频脉动。
附图说明
图1为本发明电流源变换器主电路拓扑结构示意图；
图2为本发明电流源变换器等效模型控制框图；
图3为本发明电流源变换器L1C1谐振阻抗虚拟反馈等效模型控制框图；
图4为本发明电流源变换器控制框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，包括如下步骤，
S1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压u0，与给定直流电压参考值u0 *相减得到电压误差信号，再通过PI调节器控制得到交流侧电流参考幅值id *；
S2：通过电流霍尔传感器采样交流侧三相电流iabc，电压霍尔传感器采样电网电压eabc，再通过锁相环得到电网电压的相角θ，将三相电流iabc变换到两相旋转坐标系d、q轴下，得到id和iq；
S3：在d轴坐标系下，id与电流参考幅值id *比较后得到电流误差信号，然后通过PI调节器控制，其输出为m1；在q轴坐标系下，iq与0比较后得到电流误差信号，再通过PI调节器控制，其输出为m2，忽略d轴和q轴的耦合分量；
S4：将直流侧LC谐振阻抗进行虚拟反馈控制，u0通过反馈控制计算可以得到调制信号m3，再将调节器输出m1和m2分别与m3相减得到新的调制信号md和mq；
S5：将md和mq变换到两相静止坐标系αβ轴下，得到mα和mβ，然后分别计算出幅值和相角信息，再通过空间矢量调制(SVM)产生驱动信号。
进一步的，步骤4中所述LC谐振阻抗虚拟反馈控制计算关系式为：其中，L为谐振电感，C为谐振电容，em为电网电压幅值，KPWM为电流源变换器增益。
工作原理：步骤S1中，确定直流侧输出电压u0、u0与给定直流电压参考值u0 *相减为电压误差信号、交流侧电流参考幅值id *；步骤S2中，确定交流侧三相电流iabc、电网电压eabc、电网电压的相角θ，三相电流iabc变换到两相旋转坐标系d、q轴下，得到id和iq；步骤S3中，分别确定在在d轴坐标系下和在q轴坐标系下，id的调制信号输出为m1；iq的调制信号输出为m2；在该步骤中，忽略d轴和q轴的耦合分量；步骤S4中，将直流侧LC谐振阻抗进行虚拟反馈控制，u0通过反馈控制计算可以得到调制信号m3；计算公式为：md＝m1-m3、mq＝m2-m3；其中，L为谐振电感，C为谐振电容，em为电网电压幅值，KPWM为电流源变换器增益；步骤S5中，将步骤S4中计算获得的md和mq变换到两相静止坐标系αβ轴下，得到mα和mβ；根据mα和mβ计算出幅值和相角信息，再通过空间矢量调制(SVM)产生驱动信号，即完成整个控制过程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：通过电压霍尔传感器采样直流侧输出电压u0，与给定直流电压参考值u0 *相减得到电压误差信号，再通过PI调节器控制得到交流侧电流参考幅值id *；
S2：通过电流霍尔传感器采样交流侧三相电流iabc，电压霍尔传感器采样电网电压eabc，再通过锁相环得到电网电压的相角θ，将三相电流iabc变换到两相旋转坐标系d、q轴下，得到id和iq；
S3：在d轴坐标系下，id与电流参考幅值id *比较后得到电流误差信号，然后通过PI调节器控制，其输出为m1；在q轴坐标系下，iq与0比较后得到电流误差信号，再通过PI调节器控制，其输出为m2，忽略d轴和q轴的耦合分量；
S4：将直流侧LC谐振阻抗进行虚拟反馈控制，u0通过反馈控制计算可以得到调制信号m3，再将调节器输出m1和m2分别与m3相减得到新的调制信号md和mq；
S5：将md和mq变换到两相静止坐标系αβ轴下，得到mα和mβ，然后分别计算出幅值和相角信息，再通过空间矢量调制(SVM)产生驱动信号。
2.根据权利要求1所述的一种电网电压非理想情况下电流源变换器控制方法，其特征在于：步骤4中所述LC谐振阻抗虚拟反馈控制计算关系式为：其中，L为谐振电感，C为谐振电容，em为电网电压幅值，KPWM为电流源变换器增益。
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